Einem Forschungsteam unter der Leitung von Professor Wang Qi vom Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ist es gelungen, einen heterogenen Ce@CoFe-LDH-Elektrokatalysator durch die Kombination einer einfachen hydrothermischen Methode mit schneller Elektroabscheidung zu synthetisieren.
Die Ergebnisse waren veröffentlicht In Grenzen der anorganischen Chemie.
Die elektrochemische Wasserspaltung ist für die Erzeugung sauberer Wasserstoffenergie von entscheidender Bedeutung. Die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) bei der Wasserspaltung ist aufgrund komplexer Elektronentransferschritte langsam. Nanomaterialien auf Edelmetallbasis wie Ru oder Ir sind wirksame OER-Katalysatoren, haben jedoch Probleme mit der Knappheit und Stabilität. Die Entwicklung stabiler OER-Elektrokatalysatoren auf Basis von Übergangsmetallen ist für großtechnische Anwendungen von entscheidender Bedeutung.
In dieser Forschung ist es den Forschern durch die Verwendung geringer Konzentrationen von Ce-Ionen und deren schnelle Abscheidung gelungen, ultrafeine Ce(OH)3-Nanopartikel zu erzeugen, die gleichmäßig auf der Oberfläche von CoFe-LDH-Nanodrähten verteilt sind.
Diese Bildung führt zur Bildung zahlreicher stabiler aktiver Grenzflächen. Der Elektronenaustausch zwischen ultrafeinen Ce(OH)3-Nanopartikeln und CoFe-LDH-Nanodrähten erzeugt eine optimale elektronische Struktur auf der CoFe-LDH-Oberfläche. Folglich zeigt Ce@CoFe-LDH eine bemerkenswerte Effizienz und Stabilität bei der Erleichterung von OER.
Darüber hinaus wird durch Grenzflächentechnik die Energiebarriere für den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt (RDS) der Reaktion verringert, was zu einer verbesserten katalytischen Leistung und Stabilität führt.
Darüber hinaus weist Ce@CoFe-LDH im Vergleich zu kommerziellen RuO2-Anoden bei der Wasserspaltung eine überlegene Leistung auf, was die Kommerzialisierungsaussichten der elektrokatalytischen Wasserspaltungstechnologie erheblich verbessert.
Laut dem Team liefert diese Studie neue Ideen, wie Elektrokatalysatoren hergestellt werden können, die sich gut für OER eignen, sodass Wasser aus sauberen Energie- und Umweltgründen in großem Maßstab gespalten werden kann.
Mehr Informationen:
Xuxu Sun et al., Interface-engineered igelartiges CoFe-schichtiges Doppelhydroxid für hocheffiziente elektrokatalytische Sauerstoffentwicklung, Grenzen der anorganischen Chemie (2023). DOI: 10.1039/D3QI02220J
Bereitgestellt von den Hefei Institutes of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften